往復式壓縮機常見故障及在線監測系統的應用體會

那凱 王敏

摘 要：往復式壓縮機在石油化工企業中具有極為重要的作用，但是其易損件多，較容易發生故障。對其常見的故障進一步研究，確定往復機在線狀態檢測系統并通過在線檢測系統監測，有助于及時發現并解決問題，有助于往復式壓縮機安全、穩定、有效地運行。本文從往復式壓縮機常見故障出發，對往復式壓縮機常見故障分析。以設備狀態在線監測系統為手段，達到提前預知故障并及時處理、提高企業的生產效率的目的。

關鍵詞：往復式壓縮機;在線監測系統;故障處理;應用體會

0.前言

隨著化工產業快速發展，往復式壓縮機具有單位耗電量少、熱效率高、造價低廉、技術成熟等優點，在石油化工領域的應用范圍廣泛。既能有效提高工作的效率，又能推動行業的發展，但在其實際操作中存在許多的問題，即：易發生氣閥類、支撐環、活塞磨損等常見故障，設備一旦出現故障就很危險，對相關人員的人身安全產生威脅，也會影響化工企業生產效率。因此，應利用在線監測系統及時發現往復式壓縮機的故障并及時解決。

1.往復式壓縮機工作原理及其常見故障

1.1往復式壓縮機工作原理

往復式壓縮機是指通過氣缸內活塞或隔膜的往復運動使缸體容積周期變化并實現氣體的增壓和輸送的一種壓縮機。其原理為把貯存的氣體在密閉空間里進行分批次的壓縮處理，提高其氣壓。

1.2往復式壓縮機常見的故障

1.2.1熱力性能故障。

熱力性能故障也被稱為熱力故障，故障主要集中在氣閥、活塞環、工藝氣和冷卻系統部位。故障表現：氣缸、活塞環磨損嚴重、間隙增大，氣體易泄露;壓縮氣閥的故障;出口排氣量不足;等。水冷式壓縮機，冷卻水系統異常等都會造成排氣溫度不正常等故障[1]。

1.2.2機械性能故障。

主要是設備運行零件或結構的故障，故障主要集中在活動零件故障，活動零件之間的間隙變化、損壞、變形、裂紋等。主要表現為設備在運行中振動、聲音、發熱量異常。例如進氣和排氣閥損壞、連桿和大小頭間隙摩擦太大等，都會發生現場機械故障。往復式壓縮機的常見故障的其中一種是活塞環故障。活塞環是往復式壓縮機中關鍵零之一，除此之外還有氣閥及填料環，都是現場需要關注的部件。根據現場對設備維修進行的數據統，常見故障類型分布類型比例為：運動部件故障占比為59.9%，密封部件故障占比為25.4%。

1.3往復式壓縮機常見故障特征分析

常見的故障的種類比較多，參數涉及范圍廣多，方法比較復雜，依據故障的所在點進行全方位、多層次設備狀態的分析，進行綜合的故障分析診斷[2]。

常見故障特征分析如下

（1）撞缸：0°或180°兩個相位的缸體發生振動伴隨著劇烈的撞擊，活塞桿不受控制，活塞桿沉降參數在兩個相位的劇烈波動。

（2）拉缸：活塞桿垂直方向量和水平方向沉降和偏擺量出現異常較大波動，發生拉缸現象壓縮機身和氣缸的振動信號一定會異常的大。

（3）活塞桿損壞：活塞桿垂直和水平偏擺量較大，達到上限會使活塞桿探頭損壞;缸體振動增大。

（4）連桿螺栓折斷破裂：活塞桿沉降量及水平方向偏擺量同時出現較大范圍的波動，活塞桿折斷破裂時，缸體振動增大。

（5）活塞桿螺栓松動：在螺栓松動時，活塞桿在垂直升降量的波動持續增大。

（6）氣閥：零件主體在運行中變形、破裂、扭曲等情況氣閥不能正常的運行。氣閥發生故障伴隨著氣閥蓋的溫度迅速升高，缸體振動并且劇烈撞擊。

（7）支撐環的磨損：活塞桿垂直沉降量在支撐過程中漸漸磨損，變化量相對逐漸增大，缸體振動和機身振動的測量平穩，沒有較大的變化。

2.在線監測系統的組成

2.1監測系統的組成

現場的傳感器信號要經過數字收集器、交換機等，通過局部區域網傳送到至網絡服務器，設備的管理員可以通過局部區域網的網絡客戶端進行服務器的訪問，對運行數據的監測及故障的診斷。廠家的專業維修人員，可采取遠程監測訪問方式，進行專業的故障診斷分析。

2.2 觀測點和傳感器的合理選擇

往復機壓縮機故障運動部件且和密封組件所占比例較大，因此要根據發生故障點來選擇觀測點，才能預知和判斷壓縮機故障。需要對曲軸箱、十字頭、軸承、以及活塞桿上升、偏轉進行觀測。往復壓縮機進行往復的活塞運動，曲軸轉動一圈為一個周期，為觀測提供故障診斷信號參考點，需要在飛輪上安裝鍵相探頭，鍵相傳感器固定在設備鋼結構的基礎上。壓縮機往復運動時，氣缸在曲軸的力相互抵消。一些十字頭空隙太大，螺母或和螺栓容易松動，活塞圈間隙太大等故障，使用快速傳感器測量。活塞桿部位采用的是電旋渦傳感器，在填料部件上用垂直升降旋轉螺栓安裝活塞桿下沉探頭，無死角監測活塞環的磨損情況。結合機身振動波形圖和十字頭振動趨勢圖為出現狀況提供相關的分析依據，及時對填料磨損、支撐環磨損等進行檢查和修理。利用敏感的熱電阻溫度傳感器對氣閥溫度進行測量，采用磁吸或者粘貼導熱膠的方式，把熱電阻傳感器在氣閥閥蓋上進行安裝固定，實時對氣閥的溫度進行監測[3]。

3.在線監測系統的應用對往復式壓縮機故障的重要意義

隨著科學技術的不斷進步，對往復式壓縮機故障在線監測系統的完善。有利于對設備狀態進行很好的監測以及及時的維修。運行的狀態決定了壓縮機生產效率，設備發生了故障，會導致整個工藝生產線的癱瘓，用先進的在線監測技術，實時了解設備的最佳運行的狀態，提前預知設備的故障并及采取檢修的措施，一定程度上有效避免發生較大的事故和大額度的經濟損失。在線監測系統著重于減少往復式壓縮機設備的維護費用，避免在運行中出現設備停機等故障提高生產效率，為生產提供可靠性、安全性、節能性等方面有著極其重要的意義。

4.結語

在線監測系統在氣體、油類原料往復式壓縮機常見的故障監測中應用較為廣泛，對于那些要求對復反式壓縮機的整體性能嚴格的企業，利用在線監測系統這套進行設備的維修，能夠快速對壓縮機故障進行預防和維修。有效提高企業工作效率和生產能力，增加原料產品的產品附加值，促進企業的健康可持續發展。

參考文獻

[1]李建明，李軍.往復式壓縮機常見故障及在線監測系統的應用[J].儀器儀表用戶，2019（5）41-43.

[2]劉志芳，關敬民.海洋石油作業平臺往復式天然氣壓縮機在線監測系統技術分析與研究[J].壓縮機技術，2019（2）29-30.

[3]曹志祥.淺析往復式壓縮機常見故障的判斷與處理措施[J].當代化工研究，2018（08）：169-170.